(57)【要約】  一群の２速の変速機が、様々な歯車比を提供するために駆動系で利用され得る複数の部材を有する。変速機群の部材はステップピニオン遊星歯車セットを含む。一実施形態では、変速機入力部として選択的に構成される２つの太陽歯車と、一方が基礎にしっかりと取り付けられ、他方が変速機出力部として作用するように構成される２つのリング歯車とを伴う単一のステップピニオン遊星歯車セットがある。別の実施形態では、リング歯車の一方が除去されており、太陽歯車、基礎にしっかりと取り付けられるリング歯車と、変速機出力部として作用するように構成される遊星キャリアとから成る遊星減速歯車セットが加えられる。別の実施形態では、複数の螺旋歯車セットと、減速のための遊星歯車セットとを備える変速機が提供される。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機入力部と、
変速機出力部と、
前記変速機入力部として構成された第１の太陽歯車、基礎にしっかりと取り付けられた第１のリング歯車、ならびに、前記第１の太陽歯車および前記第１のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオン歯車を伴う第１の遊星キャリアを備える主減速歯車セットと、
第２の太陽歯車、第３の太陽歯車、基礎にしっかりと取り付けられた第２のリング歯車、ならびに、前記第２の太陽歯車、前記第３の太陽歯車、および前記第２のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオンを伴う、前記変速機出力部として構成された第２の遊星キャリアを有するステップピニオン遊星歯車セットを備える歯車組立体と、
前記変速機入力部に駆動可能に連結された第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチと
を備え、
前記変速機入力部として構成された前記第１の太陽歯車と、前記変速機出力部として構成された前記第２の遊星キャリアとは、同じ長手方向軸に沿って相互に離間される、多段変速機。
【請求項２】
前記第１の入力クラッチおよび前記第２の入力クラッチに動作可能に連結され、前記第１の入力クラッチおよび前記第２の入力クラッチに動作可能に連結された係合ハブを用いて前記第１の入力クラッチから前記第２の入力クラッチへと動力を伝達するように構成された同期クラッチ組立体をさらに備える、請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
前記変速機は、前記クラッチ組立体が前記第２の太陽歯車または前記第３の太陽歯車の一方の係合リングと選択的に係合することによって、高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成される、請求項２に記載の変速機。
【請求項４】
前記低歯車比は約１４：１であり、前記高歯車比は４．６６：１である、請求項３に記載の変速機。
【請求項５】
前記変速機についての長手方向軸において、前記主減速歯車セットは、前記変速機入力部により近い前記同期クラッチ組立体の側に全体として配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の変速機。
【請求項６】
変速機入力部と、
変速機出力部と、
前記変速機入力部として構成された第１の太陽歯車または第２の太陽歯車を有する単一のステップピニオン遊星歯車セット、基礎にしっかりと取り付けられた第１のリング歯車、前記変速機出力部として構成された第２のリング歯車、ならびに、前記第１の太陽歯車、前記第２の太陽歯車、前記第１のリング歯車、および前記第２のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオンを伴うキャリアを備える歯車システムと、
前記変速機入力部に駆動可能に連結された第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチと
を備え、
前記変速機入力部として構成された前記第１の太陽歯車または前記第２の太陽歯車と、前記変速機出力部として構成された前記第２のリング歯車とは、同じ長手方向軸に沿って相互に離間される、多段変速機。
【請求項７】
前記第１の入力クラッチおよび前記第２の入力クラッチに動作可能に連結され、前記第１の入力クラッチおよび前記第２の入力クラッチに動作可能に連結された係合ハブを用いて前記第１の入力クラッチから前記第２の入力クラッチへと動力を伝達するように構成された同期クラッチ組立体をさらに備える、請求項６に記載の変速機。
【請求項８】
前記変速機は、前記クラッチ組立体が前記第１の太陽歯車または前記第２の太陽歯車の一方の係合リングと選択的に係合することによって、高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成される、請求項７に記載の変速機。
【請求項９】
前記低歯車比は２４：１であり、前記高歯車比は８：１である、請求項８に記載の変速機。
【請求項１０】
前記変速機についての長手方向軸において、前記歯車システムは、前記変速機出力部により近い前記同期クラッチ組立体の側に全体として配置される、請求項９に記載の変速機。
【請求項１１】
前記変速機入力部が前記変速機出力部から結合解除されるニュートラル状態と、前記変速機入力部が前記変速機出力部に動作可能に結合される機能状態との間で動作可能である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の変速機。
【請求項１２】
車両のための歯車箱組立体であって、
少なくとも１つの多段変速機と、
前記歯車箱組立体を通じて動力を送るために前記変速機に動作可能に結合された電気駆動モータと、
前記少なくとも１つの変速機に動作可能に結合され、前記少なくとも１つの多段変速機と関連付けられた少なくとも１つの歯車と選択的に係合することで高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成された歯車切替機構と、
前記駆動モータに動力供給するためのインバータと
を備える歯車箱組立体。
【請求項１３】
前記車両の移動を防止するために、前記少なくとも１つの変速機の各々と別々に係合するように構成された駐車歯車ホイールをさらに備える、請求項１２に記載の歯車箱組立体。
【請求項１４】
前記変速機は、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと関連付けられた第１の歯車セットおよび第２の歯車セットであって、
少なくとも１つの高領域ピニオン歯車および１つの高領域ホイール歯車、ならびに、
少なくとも１つの低領域ピニオン歯車および１つの低領域ホイール歯車
を各々備える第１の歯車セットおよび第２の歯車セットと、
遊星太陽歯車、遊星リング歯車、および、前記太陽歯車および前記リング歯車と噛み合う複数の遊星ピニオン歯車を伴う遊星キャリアを有する遊星歯車セットと、
前記歯車切替機構に動作可能に結合され、前記高領域ピニオン歯車または前記低領域ピニオン歯車の一方に係合することで高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成された同期装置と
を備え、
前記ピニオンと前記ホイール歯車とは平行な長手方向軸に沿って相互に離間される、請求項１２または１３に記載の歯車箱組立体。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの変速機は、約１８：１の低歯車比と約８．８：１の高歯車比との間で選択的に切り替わるように構成される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の歯車箱組立体。
【請求項１６】
前記遊星ピニオン歯車は前記ホイール歯車内に全体で配置される、請求項１４または１５に記載の歯車箱組立体。
【請求項１７】
請求項１２から１６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの歯車箱組立体を備える車両。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの歯車箱組立体は、前記電気駆動モータを収容するための中心モータハウジングを備える、請求項１７に記載の車両。
【請求項１９】
前記歯車箱組立体は、請求項１４に記載の変速機を２つ備える、請求項１８に記載の車両。
【請求項２０】
前記２つの変速機は、前記中心モータハウジングについての長手方向軸において相互に並べられて離間される、請求項１９に記載の車両。
【請求項２１】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の変速機を備える歯車箱組立体。
【請求項２２】
請求項２１に記載の歯車箱組立体を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]本出願は、本明細書において参照により組み込まれている２０１６年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／４０２，４１１号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
[0002]本発明は、多段変速機を組み込んでいる歯車箱組立体の分野に関する。より詳細には、本発明は、標準的な遊星歯車またはステップピニオン遊星歯車のセットを有する多段変速機を組み込んでいる歯車箱に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]電気商用車両のための二段変速機が益々一般的になっており、概して、標準的な走行速度のための高領域と、典型的にはエンジン速度が同じままで車両速度が低下されるため、車輪へのトルクを増加させる低領域との間で選択を必要とする。このような変速機も、概して他の構成部品と共に歯車箱組立体の内部に組み込まれる。最小限の直径および小さい軸方向の断面を伴う変速機が車両の要求を満たすために必要であるため、軸方向または径方向にコンパクトである変速機と、結果生じる歯車箱組立体とを製作することは、しばしば用途に依存した目的である。十分に大きい比率が実現され得ることを確保することも目的である。このような変速機は、１つまたは複数のステップピニオン遊星歯車セット、遊星歯車セット、またはホイール歯車セットを含む歯車組立体の組み合わせによって作り出され得る。
【０００４】
[0004]典型的なステップピニオン歯車セットは、遊星キャリア出力部を伴う単一の太陽歯車を有する。単一のステップピニオン遊星歯車セットを備える歯車組立体は十分に大きい比率を提供できるが、これらの比率は満足できる大きさではない可能性がある。追加の太陽歯車を典型的なステップピニオン遊星歯車セットに加えることで第２の比率を提供できるが、必要な比率をなおも達成しない可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]１つの大まかな態様において、変速機は、変速機入力部と変速機出力部とを備える多段変速機を備える。変速機は、変速機入力部として構成された第１の太陽歯車、基礎にしっかりと取り付けられた第１のリング歯車、ならびに、第１の太陽歯車および第１のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオン歯車を伴う第１の遊星キャリアを備える主減速歯車セットも備える。変速機は、第２の太陽歯車、第３の太陽歯車、基礎にしっかりと取り付けられた第２のリング歯車、ならびに、第２の太陽歯車、第３の太陽歯車、および第２のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオンを伴う、変速機出力部として構成された第２の遊星キャリアを有するステップピニオン遊星歯車セットを備える歯車組立体と、変速機入力部に駆動可能に連結された第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチとを同じく備える。変速機入力部として構成された第１の太陽歯車と、変速機出力部として構成された第２の遊星キャリアとは、同じ長手方向軸に沿って相互に離間される。
【０００６】
[0006]一部の実施形態では、変速機は、第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチに動作可能に連結され、第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチに動作可能に連結された係合ハブを用いて第１の入力クラッチから第２の入力クラッチへと動力を伝達するように構成された同期クラッチ組立体をさらに備える。
【０００７】
[0007]一部の実施形態では、変速機は、クラッチ組立体が第２の太陽歯車または第３の太陽歯車の一方の係合リングと選択的に係合することによって、約１４：１の高歯車比と約４．６６：１の低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成される。
【０００８】
[0008]一部の実施形態では、主減速歯車セットは、変速機入力部により近い同期クラッチ組立体の側に全体として配置される。
[0009]別の大まかな態様では、多段変速機は、変速機入力部と、変速機出力部と、変速機入力部として構成された第１の太陽歯車または第２の太陽歯車を有する単一のステップピニオン遊星歯車セット、基礎にしっかりと取り付けられた第１のリング歯車、変速機出力部として構成された第２のリング歯車、ならびに、第１の太陽歯車、第２の太陽歯車、第１のリング歯車、および第２のリング歯車と噛み合う相互連結された複数のピニオンを伴うキャリアを備える歯車システムと、変速機入力部に駆動可能に連結された第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチとを備え、変速機入力部として構成された第１の太陽歯車または第２の太陽歯車と、変速機出力部として構成された第２のリング歯車とは、同じ長手方向軸に沿って相互に離間される。
【０００９】
[0010]一部の実施形態では、変速機は、第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチに動作可能に連結され、第１の入力クラッチおよび第２の入力クラッチに動作可能に連結された係合ハブを用いて第１の入力クラッチから第２の入力クラッチへと動力を伝達するように構成された同期クラッチ組立体を備えることをさらに含む。
【００１０】
[0011]一部の実施形態では、開示されている変速機は、変速機入力部が変速機出力部から結合解除されるニュートラル状態と、変速機入力部が変速機出力部に動作可能に結合される機能状態との間で動作可能である。
【００１１】
[0012]別の大まかな態様では、少なくとも１つの多段変速機と、歯車箱組立体を通じて動力を送るために変速機に動作可能に結合された電気駆動モータと、少なくとも１つの変速機に動作可能に結合され、少なくとも１つの多段変速機と関連付けられた少なくとも１つの歯車と選択的に係合することで高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成された歯車切替機構と、駆動モータに動力供給するためのインバータとを備える、車両のための歯車箱組立体が開示されている。
【００１２】
[0013]一部の実施形態では、歯車箱組立体の変速機は、入力シャフトと、入力シャフトと関連付けられた第１の歯車セットおよび第２の歯車セットであって、少なくとも１つの高領域ピニオン歯車および１つの高領域ホイール歯車、ならびに、少なくとも１つの低領域ピニオン歯車および１つの低領域ホイール歯車を各々備える第１の歯車セットおよび第２の歯車セットと、遊星太陽歯車、遊星リング歯車、および、太陽歯車およびリング歯車と噛み合う複数の遊星ピニオン歯車を伴う遊星キャリアを有する遊星歯車セットと、歯車切替機構に動作可能に結合され、高領域ピニオン歯車または低領域ピニオン歯車の一方に係合することで高歯車比と低歯車比との間で選択的に切り替わるように構成された同期装置とを備える。ピニオンとホイール歯車とは平行な長手方向軸に沿って相互に離間される。
【００１３】
[0014]１つまたは複数の変速機と歯車箱とは車両に組み込まれてもよい。
[0015]本開示の利点は、添付の図面との関連で検討されるとき、以下の詳細な記載を参照することでより良く理解されることになるため、容易に評価されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[0016]本発明の実施形態による変速機を備える車両駆動系組立体を示す図である。
【図２】[0017]ステップピニオン変速機についての構成の概略図である。
【図３】[0018]本発明の実施形態による変速機の断面図である。
【図４】[0019]低領域位置における図３の変速機の断面図である。
【図５Ａ】[0020]第１の太陽歯車を通る変速機の動力の流れを示す高領域位置における図３の変速機の断面図である。
【図５Ｂ】[0021]第２の太陽歯車を通る変速機の動力の流れを示す低領域位置における図３の変速機の断面図である。
【図６】[0022]高領域位置おける図３の変速機の断面図である。
【図７Ａ】[0023]第２の太陽歯車を通る変速機の動力の流れを示す低領域位置における図３の変速機の断面図である。
【図７Ｂ】[0024]第１の太陽歯車を通る変速機の動力の流れを示す高領域位置における図３の変速機の断面図である。
【図８Ａ】[0025]ニュートラル位置における本発明の別の実施形態による変速機の断面図である。
【図８Ｂ】[0026]低領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図８Ｃ】[0027]高領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図８Ｄ】[0028]変速機の動力の流れを示す低領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図８Ｅ】[0029]変速機の動力の流れを示す高領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図８Ｆ】[0030]図８Ａの変速機の概略図である。
【図９Ａ】[0031]変速機の動力の流れを示す低領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図９Ｂ】[0032]変速機の動力の流れを示す高領域位置における図８Ａの変速機の断面図である。
【図１０】[0033]本発明の実施形態による歯車箱組立体および変速機の斜視図である。
【図１１】[0034]図１０の歯車箱組立体および変速機の一部分の斜視図である。
【図１２】[0035]図１０の歯車箱組立体および変速機の一部分の斜視図である。
【図１３】[0036]ニュートラル位置における図１０の変速機の断面図である。
【図１４】[0037]低歯車状態における動力の流れを示す図１３の変速機の断面図である。
【図１５】[0038]高歯車状態における動力の流れを示す図１３の変速機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0039]同様の符号が、同様の構成部品を示すために様々な図において使用されている可能性がある。
[0040]図１を参照すると、図１は、車両の車輪１２の第１または主要なセットと、車輪１４の第２または二次的なセットとにトルクを伝達するための例示の車両駆動系組立体１０を示している。駆動系組立体１０は、主要または前の駆動ライン１６と、二次的または後ろの駆動ライン１８とを備える。前の駆動ライン１６は、数ある構成部品の中でも、エンジン２０と、本開示による変速機２２と、動力取出装置２４（ＰＴＵ）とを備える。ＰＴＵ２４は、トルクを、プロペラシャフト２８を通じて、二次的な駆動ユニット、明確には、後輪１４を駆動するための後駆動ユニット３０（ＲＤＵ）へと伝達するために、出力部２６を備える。制御装置（図示せず）が、前の駆動ライン１６および後の駆動ライン１８における構成部品と通信でき、車両全体に位置付けられた１つまたは複数のセンサと通信していてもよい。
【００１６】
[0041]図を参照すると、特定の用途では、低領域における２４：１および高領域における１４：１の領域での大きいトルク増大比（歯車比）を伴う変速機が必要とされ得る。他の用途は、低領域における１７．９：１および高領域における８．８：１の領域での最終歯車比を必要とする可能性がある。一部の実施形態では、変速歯車セットとして構成された遊星歯車セットが、全体の比の要件を低領域における８：１および高領域における４．６６：１の範囲に低下させるためにステップピニオン遊星歯車セットと結合され得る。一部の実施形態では、変速機の入力および出力を定める歯車は、同じ軸にあってもよく、または、互いに対して、互いに関して平行な軸にあってもよい（つまり、平行な中心線を有してもよい）。
【００１７】
[0042]図２は、ステップピニオン変速機３０についての要素の理想的な構成の概略を示している。図２に示しているように、変速機は、動力が変速機へと入るのに通る入力部３２と、動力を変速機から例えば車輪１２または１４へと伝える出力部３４とを備える。入力部および出力部は、互い（シャフト）に固定的に連結される１つまたは複数の回転要素からなり得る。変速機は、回転要素と、回転要素同士の間に特定の歯車比を与えるように構成され、スプライン連結または他の手段を用いて一体として回転するように構成された切替要素とを備える１つまたは複数の歯車組立体４４を同じく備える。歯車組立体は、１つまたは複数の太陽歯車４２と、１つまたは複数のリング歯車４４と、１つまたは複数のピニオン歯車４６との組み合わせを備え得る。変速機は、これらの回転要素のうちの２つ以上を互いに選択的に結合する１つまたは複数のクラッチ４８も備え得る。
【００１８】
[0043]しかしながら、変速機の直径の制約は、太陽歯車が小さなサイズを保つことを要求する。このことおよび遊星歯車のサイズの制約は、概して、太陽歯車４２（Ｓ１）のサイズにより変速機シャフト（図示せず）が変速機の内径部を通ることが可能とされなくなるため、図２に示した構成を不可能にする可能性がある。また、概して、ステップピニオン遊星歯車セットは、単一の歯車比を提供する遊星キャリア出力部を伴う単一の太陽歯車を有する。追加の太陽歯車を典型的なステップピニオン遊星歯車セットに加えることで第２の歯車比を提供できるが、これは、必要な大きい範囲の歯車比および小さい歯車比を達成するのに十分ではない可能性がある。
【００１９】
[0044]２つの太陽歯車および２つのリング歯車を伴うステップピニオン遊星歯車組立体を使用することによって典型的なステップピニオン歯車セットを再構成することで、要求される比を達成することが可能とでき、その場合、リング歯車のうちの一方が、それを変速機システムのハウジングまたはカバーにしっかりと固定することで「据え付けられ（ｇｒｏｕｎｄｅｄ）」、第２のリング歯車が変速機出力部として使用され、太陽歯車のうちの一方が変速機入力部として構成される、このような構成は、歯車比を要求される比で生成することを可能にする。
【００２０】
[0045]ここで図３を参照すると、図３は、本発明の実施形態による例の変速機３００を開示している。変速機は、第１の太陽歯車３０２および第２の太陽歯車３０４と第１のリング歯車３０６および第２のリング歯車３０８とを備える１つのステップピニオン遊星歯車セットを備える歯車組立体を備え、第１の太陽歯車３０２と第２のリング歯車３０８とは同じ軸で長手方向において離間されている。歯車組立体が複数のステップピニオン歯車セットを備える場合、これは、追加のステップピニオン歯車セットの要素には要求されない。図３に示した設計は、ピニオン歯車セットが歯車の歯の２つ以上のセットを有し、および歯数が等しくないため、ステップピニオン歯車セットと称される。本明細書に示した開示では、本明細書に記載したステップピニオン歯車セットの歯車の歯の各々のセットはピニオンと呼ばれてもよい。
【００２１】
[0046]図３に示した構成では、リング歯車３０８は、変速機の外側に位置決めされている（つまり、変速機出力部として構成される）。他の歯車に対する太陽歯車３０２の小さなサイズにも拘らず、シャフトは太陽歯車３０２を通過するように構成され得る。太陽歯車３０４は、太陽歯車３０４がより大きい歯車であるため（比のため）、太陽歯車３０２の内側にある。太陽歯車３０４のより大きい内径は、歯車選択を可能とするために、軸受およびハブの実装（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）をより容易に可能にする。また、組み立ての目的のためには、最小直径の歯車の内径が一方の境界値とならなければならない（ｍｕｓｔ  ｂｅ  ｏｎ  ｏｎｅ  ｅｎｄ）。結果として、この実施形態では、太陽歯車３０４は、変速機３００のハウジングにしっかりと固定することで据え付けられているリング歯車３０６の内側に配置される。遊星の要求される動作を第１の太陽歯車３０４から第２のリング歯車３０８まで伝達するために、ピニオン歯車３１２を通じてピニオン歯車３１０を延在させることが必要である。通常の遊星歯車セットでは、これは可能ではない。しかしながら、ステップピニオン遊星歯車セットでは、ピニオン歯車は図２においてよりはっきりと見られるように、相互連結されている。低領域から高領域への切り替えは、動力を第１のクラッチ３１４から第２のクラッチ３１６へと伝達することで達成される。図３に示した実施形態では、クラッチ組立体は、例えばＨＯＥＲＢＩＧＥＲ（商標）同期装置などの同期クラッチ組立体である。しかしながら、任意の適切な同期装置またはクラッチ組立体が使用されてもよい。
【００２２】
[0047]ここで図４を参照すると、２速の単一の歯車セット変速機３００が、約２４：１の歯車比における低領域動作で示されている。変速機３００は、第１の太陽歯車３０２および第２の太陽歯車３０４とリング歯車３０６、３０８を各々有する２つのピニオン歯車３１０、３１２を備える。この実施形態では、太陽歯車３０２は変速機の入力部として動作し、一方、リング歯車３０８は、変速機の出力部として動作し、これらは同じ長手方向軸において相互に離間されている。この実施形態では、モータ、電気駆動モータ、または他の動力発生装置（図示せず）からの動力が、一部の実施形態ではエンジンの駆動シャフトであり得る駆動シャフト３１８を通じて変速機に入る。当該技術で知られている様々なモータが使用され得る。モータの動作速度は、変速機の要求およびその動作モードに依存して変化させられ得る。
【００２３】
[0048]駆動シャフト３１８からの動力は、例えばＨＯＥＲＢＩＧＥＲ（商標）同期装置などの同期クラッチ組立体３３０へと伝達される。様々な他の同期装置組立体が、当該技術で知られ得るように使用されてもよい。動力が、駆動ハブ３３４へと動力を伝達する動力伝達ユニット３３２を用いて、クラッチ組立体を通じて伝達される。駆動ハブ３３４は係合リング３３６に連結される。駆動ハブ３３４は同期装置３３０の支持手段である。同期装置組立体３３０のいずれかの側のリング（図示せず）が、太陽歯車３０２、３０４およびリング歯車３０６、３０８から成る第１の歯車セットへと動力を伝達する。摩擦吸収装置３３８が、動力伝達ユニット３３２と駆動ハブ３３４との間の速度差を吸収または低減するのを助けるために、動力伝達ユニット３３２と駆動ハブ３３４との間に配置されている。
【００２４】
[0049]動作中、駆動シャフト３１８からの動力は係合リング３３６を通って流れ、太陽歯車３０２を通ってステップピニオン歯車セットへと流れる。この歯車セットはピニオン歯車３１０を含む。ピニオン歯車３１０は、ピニオン歯車セットの太陽歯車３０２およびリング歯車３０６と絶えず噛み合っている。太陽歯車３０２とピニオン歯車３１０との間の噛み合いにおいて発生させられる力は、ピニオン歯車３１０をピニオンピン３４０の周りで回転させる。リング歯車３０６は、他の歯車構成部品の周りに自由に回転しないように、歯車ケース、ハウジング、カバー、または他の筐体にリング歯車３０６をしっかりとスプライン結合することで、先に記載されているように据え付けられる。したがってリング歯車３０６が不動であるため、ピニオンピン３４０の周りでのピニオン歯車３１０の回転動作は、遊星キャリア３４２を変速機軸の周りに回転させる。この実施形態では、ピニオン歯車３１０と３１２とは、スプラインまたは他の取付手段を用いてしっかりと一体的に取り付けられる。ピニオン歯車３１０のように、ピニオン歯車３１２は、同様に、対応する太陽歯車３０４およびリング歯車３０８と絶えず噛み合っている。リング歯車３０８は、歯車組立体の内歯車であり、変速機３００の出力部として作用もする。したがって、変速機の動力は、入力の太陽歯車３０２から進み、リング歯車３０８を通じて車両の車輪１２または１４へと出力される。この実施形態では、２つのピニオン歯車３１０および３１２は一体的に固定して結合され、それらピニオン歯車の回転は、リング歯車３０８を所望の比で回転させる。所望の比は異なってもよいが、この実施形態では、変速機は約２４：１の歯車比で回転する。
【００２５】
[0050]ここで図７Ａおよび図５Ｂを参照すると、歯車比が約２４：１であるときの低領域動作の間に図４で示した変速機の動力の流れが示されている。図７Ａおよび図５Ｂにおいて分かるように、低領域動作では、動力は、電気駆動モータ３１８などの動力手段から伝達される。動力は、入力シャフト３５０を通じて、変速機入力部として作用する太陽歯車３０２へと伝達される。図７Ａと図５Ｂとの両方において、動力は、変速機入力部として作用する太陽歯車３０２を通じて流れる。クラッチ組立体３３０が、例えば、動力が太陽歯車３０２に達して通じるように伝達され、その後にピニオン歯車３１０を通じて進み、リング歯車３０８を通じて車輪１２または１４の駆動部へと出力されることを確保するために、太陽歯車３０２と選択的に係合する。
【００２６】
[0051]動力が太陽歯車３０２を通じて入力されるか太陽歯車３０４を通じて入力されるかに拘らず、両方の太陽歯車は常に同時に噛み合って回転する。しかしながら、速度比は、太陽歯車３０２または太陽歯車３０４のどちらがそれを通じて動力入力を受け、その後に他方の動きを駆動するかを決定することになる。一方の太陽歯車３０２または３０４が係合されるとき、他方の太陽歯車３０２または４０２は係合解除され、相補的な太陽歯車の動きによって単独で回転させられる。
【００２７】
[0052]ここで図６を参照すると、図３の２速の単一の歯車セット変速機３００が、約８：１の歯車比における高領域動作で示されている。しかしながら、比変化を得るために要求される要素は異なっている。高領域では、変速機３００は低領域と同様に動作する。高領域動作では、相対する太陽歯車（この場合、太陽歯車３０２）は、同期装置および入力シャフトから係合解除され、太陽歯車３０４を用いて動かされる。
【００２８】
[0053]低領域動作のように、高領域では、モータまたは他の発生装置からの動力は、駆動シャフト３１８において変速機に入る。駆動シャフト３１８からの動力は、例えばＨＯＥＲＢＩＧＥＲ（商標）同期装置などの同期クラッチ組立体３３０へと、同期クラッチ組立体３３０が同期装置を入力シャフトと係合させるために右側へと移動させられることで、伝達される。一部の実施形態では、同期装置３３０は、入力シャフトにスプライン結合され、他の連結手段によって係合させられ得る。低領域動作と同様に、動力は、駆動ハブ３３４へと動力を伝達する動力伝達ユニット３３２を用いて、クラッチ組立体を通じて伝達される。駆動ハブ３３４は係合リング３３６に連結される。駆動ハブ３３４は同期装置３３０の支持手段である。同期装置組立体３３０のいずれかの側のリング（図示せず）が、同期装置３３０から、太陽歯車３０２、３０４およびリング歯車３０６、３０８から成る第１の歯車セットに、動力を伝達する。摩擦吸収装置３３８が、動力伝達ユニット３３２と駆動ハブ３３４との間の速度差を吸収または低減するのを助けるために、動力伝達ユニットと駆動ハブ３３４との間に同じく配置されている。動力は、変速機入力部として作用する太陽歯車３０４へと流れる。そのため、太陽歯車３０２は係合解除され、その太陽歯車３０４との関連を通じてのみ回転する。低領域動作のように、ピニオン歯車３１２は、太陽歯車３０４およびリング歯車３０８と絶えず噛み合っている。しかしながら、高領域動作では、ピニオン歯車３１２は変速機のための駆動力である。
【００２９】
[0054]ピニオン歯車３１２と太陽歯車３０４との間の噛み合いにおいて発生させられる力は、ピニオン歯車３１２をピニオンピン３４０の周りで回転させる。この実施形態では、ピニオン歯車３１０はピニオン歯車３１２に同様にしっかりと取り付けられる。同様に、リング歯車３０６は、自由に回転しないように、歯車ケース、ハウジング、カバー、または他の筐体（図示せず）にリング歯車３０６をしっかりとスプライン結合することで据え付けられ、リング歯車３０８は出力部として作用する。リング歯車３０６が不動であるため、ピニオンピン３３４の周りでのピニオン歯車３１２の回転動作は、遊星キャリア３４２を変速機軸の周りに回転させる。この実施形態では、ピニオン歯車３１２は太陽歯車３０４およびリング歯車３０８と絶えず噛み合っており、リング歯車３０８は、遊星歯車組立体の内歯車であり、変速機の出力部としても作用する。動作中、２つのピニオン歯車３１２および３１２は一体的に回転させられ、キャリア３３４は変速機軸の周りで回転し、これは内歯車３０８を所望の比で回転させもする。
【００３０】
[0055]ここで図５Ａおよび図７Ｂを参照すると、歯車比が約８：１であるときの高領域動作の間の変速機の動力の流れが示されている。図５Ａおよび図Ｂにおいて分かるように、高領域動作では、動力は、電気駆動モータシャフト３１８などの動力手段から伝達される。動力は、入力シャフト３５０を通じて太陽歯車３０４へと伝達される。図５Ａおよび図７Ａに示した実施形態では、動力は、変速機入力部として作用する太陽歯車３０４を通じて流れる。クラッチ組立体３３０は、動力が太陽歯車３０４へと伝達されることを確保するために、太陽歯車３０４と選択的に係合する。そのため、動力は関連付けられたピニオン歯車３１０を通じて進み、例えば、リング歯車３０８を通じて車輪１２または１４へと出力される。
【００３１】
[0056]図８Ａ〜図８Ｆを参照すると、主減速歯車セットが、図３〜図７に示した実施形態に、軸方向においてクラッチ組立体の前で追加されている第２の例の２速の変速機４００が示されている。この実施形態では、ステップピニオン遊星歯車組立体は単一のリング歯車を備える。主減速歯車セットは、トルクを（例えば、３倍で）増大させるために使用される遊星歯車セットとでき、動力は変速歯車セットとして機能する遊星歯車セットへと進む。動作中、これは、速度歯車セットの全体の比の要件を、低領域では２４：１から８：１へと低減し、高領域では１４：１から４．６６：１へと低減する。これらの新たな比は、通常のステップピニオン歯車セットにとってより合理的である。歯車セットおよびクラッチの様々な組み合わせは、特定の歯車比を選択的に与えることができる。
【００３２】
[0057]動作中、動力は、駆動シャフト４０２を用いて、電気モータまたは任意の他の発生装置から流れる。次に、動力は主減速歯車セットへと伝達される。歯車セットは、太陽歯車４０４と、先に記載したように、歯車ケースカバーまたはハウジング（図示せず）へとスプライン結合することで基礎にしっかりと取り付けられるリング歯車４１０と、複数の遊星ピニオン４０６を伴う遊星キャリア４０８とから成る。太陽歯車４０４が回るとき、太陽歯車４０４は遊星ピニオン４０６を不動のリング歯車４１０の周りで回転させるように駆動する。主減速比は、太陽歯車における歯の数（Ｓ）を、太陽歯車およびリング歯車における歯の数の合計（Ｓ＋Ｒ）によって除算した値に等しい（つまり、Ｓ／（Ｒ＋Ｓ））。主減速歯車セットの出力部は遊星キャリア４０８である。主減速歯車セットからの動力は、スプライン４２２を介して、ＨＯＥＲＢＩＧＥＲ（商標）同期装置または他の適切な同期装置であり得る選択可能な同期クラッチ組立体４２０へと伝達される。スライド切替カラー（駆動ハブ）４２４がスプライン４２２に連結され、スプライン４２２とスライド切替カラー４２４とは、物理的に連結され、係合ハブ４２６において一体に保持される。摩擦吸収装置４２８および４３０は、係合ハブ４２６とクラッチ係合リング４３２または４３４との間の速度差を吸収または低減するのを助けるために、係合ハブ４２６とクラッチ係合リング４３２または４３４との間に配置される。ニュートラル状態では（図８Ａ）、係合ハブ４２６は、係合リング４３２と４３４との間におけるおおよそ中間に配置され、同期装置組立体４２０を通じて動力を伝達させることはできない。
【００３３】
[0058]低領域状態では（図８Ｂ）、動力は主減速歯車セットから同期装置組立体４２０の駆動ハブ４２４へと伝達される。スプライン４２２、駆動ハブ４２４、および係合ハブ４２６は、一体的に固定して結合され、一体として動く。これらの構成部品による駆動シャフト４０２に向かう動きは、変速機を低領域にさせる（図８Ｂ）。駆動シャフト１から離れる移動は、変速機を高領域にさせることになる（図８Ｃ）。
【００３４】
[0059]低領域状態では、モータから主減速歯車セットを通る動力は、遊星ピニオン歯車セットの太陽歯車４３６を駆動させる係合リング４３２へと伝達される。太陽歯車４３６は、遊星ピニオン歯車４３８を押して、遊星キャリア４４２の一部であるピニオンピン４４０の周りで回転させる。図３〜図７で示した実施形態のように、遊星歯車組立体のピニオン歯車４３８およびピニオン歯車４４４は、スプラインまたは他の手段によって恒久的に固定または結合され、両方でピニオンピン４４０の周りを自由に回転する。図３〜図７で示した実施形態のように、ピニオン歯車４４４は、太陽歯車４４６およびリング歯車４４８と絶えず噛み合っており、リング歯車４４８は、本明細書において記載しているように、基礎に恒久的に固定される。リング歯車４４８が固定されて回転することができないため、ピニオン歯車４３８の動きはピニオン歯車４４４を回転させ、歯車４３８および４４４はピニオンピン４４０の周りで回転させられる。そのため、ピニオン歯車４３８および４４４の回転動作は遊星キャリア４４２へと伝達され、遊星キャリア４４２は変速機軸の周りで回転する。
【００３５】
[0060]ここで図８Ｄを参照すると、図８Ｂにおける実施形態の低領域状態における動力の流れが示されている。前述したように、低領域状態では、係合ハブ４２６は係合リング４３２に係合される。動力は、駆動シャフト４０２および係合リング４３２を通り、太陽歯車４３６およびピニオン歯車４３８を介して流れる。そのため、ピニオン歯車４３８および４４８の回転はキャリア４４２へと伝達される。
【００３６】
[0061]高領域状態（図８Ｃ）では、係合ハブ４２６は、これが係合リング４３４と係合し、次いで係合リング４３４が太陽歯車４４６と係合させられるように、位置決めさせられる。ピニオン歯車４３８は、太陽歯車４４６およびリング歯車４４８の両方と絶えず噛み合い、リング歯車４４８は基礎にしっかりと固定されている。高領域状態では、太陽歯車４４６はピニオン歯車４４４を押し、ピニオン歯車４４４を、遊星キャリア４４２の一部であるピニオンピン４４０の周りに回転させる。リング歯車４４８が固定されるため、ピニオン歯車４４８および４３８の動きが、変速機軸の周りで回転する遊星キャリア４４２へと伝達される。
【００３７】
[0062]図８Ｅを参照すると、図８Ｃにおける実施形態の高領域状態における動力の流れが示されている。前述したように、高領域状態では、係合ハブ４２６は係合リング４３４に係合される。動力は、駆動シャフト４０２を通り、係合リング４３４へと、太陽歯車４４６およびピニオン歯車４４４を介して流れる。そのため、ピニオン歯車４４４および４３８の回転はキャリア４４２へと伝達される。
【００３８】
[0063]図８Ｆは、変速機４００の要素の組み合わせを示している図８Ａ〜図８Ｅに示した実施形態の概略を示している。主減速歯車セットは、ピニオン歯車Ｐ１、リング歯車Ｒ１、および太陽歯車Ｓ１をそれぞれ備える。ステップピニオン歯車セットは、一体にスプライン結合されるピニオン歯車Ｐ２およびＰ３を備える。ステップピニオン歯車セットは、単一のリング歯車Ｒ３と、２つの太陽歯車Ｓ２およびＳ３とを備える。太陽歯車Ｓ２またはＳ３の一方に選択的に係合するためのクラッチはＣＬ１およびＣＬ２によって表される。
【００３９】
[0064]図８Ａ〜図８Ｆに示した変速機の動作の異なるモードを纏めた様々なパラメータが、以下の表１に示されている。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
[0065]ニュートラルモードでは両方のクラッチ組立体が係合解除され、一方、低領域および高領域では、クラッチ１およびクラッチ２は選択的に係合される。この実施形態では、主減速歯車セットの太陽歯車は、すべての動作のモードにおける変速機入力部であり、リング歯車は固定されている。代替で、低領域または高領域において、ステップピニオン遊星歯車セットの太陽歯車１または太陽歯車２は、変速機を通じて動力を送るために選択的に係合され得る。
【００４２】
[0066]数々の変形が本開示の範囲内において検討されている。例えば、歯車セット、クラッチ、およびシャフトの様々な組み合わせおよび構成は、図９Ａおよび図９Ｂに示したように特定の速度関係および動力の流れを選択的に与えることができる。図９Ａおよび図９Ｂにおいて分かるように、変速機の構成は、変速機の回転軸を中心付けるために切り替えでき、変速機は、変速機４００と実質的に同じ部品を備え得る。リングＲ１およびＲ２の各々は、本明細書に記載されているように据え付けられることが可能であり、ピニオン歯車Ｐ２〜Ｐ３は、ステップピニオン変速機構成で配置され得る。また、高領域または低領域において、Ｓ２またはＳ３はそれぞれ入力部であり得る。
【００４３】
[0067]図１０〜図１６を参照すると、一部の実施形態において、径方向においてコンパクトな変速機が要求される図４および図８Ａに示した２速の変速機と、軸方向においてコンパクトな変速機が要求される後でさらに記載されている変速機とを備える２速の変速機を備える歯車箱組立体５００が開示されている。
【００４４】
[0068]一部の用途では、例えば約１７．９および８．８の最終歯車比を伴う２速の変速機が必要とされ得る。このような用途は、歯車比に対応する複数の歯車セットの間で選択するために、同期した切り替えのためのシステムを必要とする可能性があり、２つの異なる歯車セット同士の間により滑らかな切り替えを可能にするために、歯車およびシャフトを同じ速度にする摩擦材料を必要とする可能性もある。
【００４５】
[0069]図１０を参照すると、一部の実施形態では、平行な中心線を有するピニオンおよびホイール歯車によって定められたピニオン歯車セットおよび螺旋ホイール歯車を備える、平行な軸の歯車セットを備える変速機６００が使用され得る（つまり、変速機の入力部と出力部とが互いに対して平行な軸で互いに離間されている）。この実施形態では、歯車は、互いと平行に延びる様々なシャフト上にある。このような平行な軸のシステムは、同期装置組立体の前ではなく後に位置付けられ、所望の比を達成するように構成された最終遊星歯車減速と、対にさせられる。そのため、この設計は、大きなトルク容量と同期された２速のシステムとを維持する一方で、より小さい軸方向の実装を可能にする。変速機は、ここでは駐車ロックシステムと記載されている平行な軸の変速機６００と、歯車切替機構８００と、電気駆動モータ９００と、組み込まれた駆動モータインバータ９５０とを備える完全な駆動ユニットへと組み込むことができる。
【００４６】
[0070]図１１および図１２においてよりはっきりと見られるように、２速の同期変速機６００は、電気的に作動される歯車切替機構８００と、速度選択のために、複数の歯車を伴い、歯車歯８６０を有する２つの螺旋歯車セット８５０と、切替バレル８７０と、螺旋歯車セット８５０のうちの一方の高領域ピニオン歯車または低領域ピニオン歯車のいずれかと選択的に係合することで達成される約１８．０および８．８の最終歯車比を伴う、追加の減速のための遊星歯車セット８５０とを備える。変速機は、図１２においてよりはっきりと見られる、各々の変速機６００のための別の独立した駐車ロックシステム７００も備える。各々の駐車ロックシステム７００は、全体の車両負荷を支持することができ、歯車セットが係合される前に車両の進行を減速する遊星減速歯車セット８７０の軸方向における前に配置された駐車歯車ホイール（図示せず）も備える。
【００４７】
[0071]図１３を参照すると、変速機６００（ニュートラル状態における）は、モータシャフト６０４にスプライン結合されており、このモータシャフト６０４が入力シャフト６０６にさらにスプライン結合されている、電気駆動モータ６０２を備える。入力シャフトは同期装置６１２のハブにスプライン結合されている。同期装置６１２は、これが歯車切替システム６１４を用いて切り替えられるときに螺旋歯車セットの低切替ピニオン歯車６０８または高切替ピニオン歯車６１０のいずれかに連結するスライド切替カラー（図示せず）に位置する。同期装置６１２に連結されるときの複数のピニオン歯車６０８および６１０は、ピニオン歯車６０８または６１０からホイール歯車６１６または６１８へと遊星ピニオン歯車構成を通じて動力を伝達する。同期装置６１２は、望まれる比に依存して、歯車切替機構６１４を用いて、低歯車ピニオン６１０または高歯車ピニオン６０８のいずれかに連結され得る。歯車箱組立体の追加の構成部品は、変速機の構成部品を保護するために、または、変速機の歯車のうちの１つまたは複数を１つまたは複数の歯車箱ハウジング６３２またはカバー６３４にスプライン結合することでその歯車を固定するかまたは据え付けるために、該１つまたは複数の歯車箱ハウジング６３２またはカバー６３４を備え得る。電気駆動モータ６０２は、モータ構成部品を保護するためにモータハウジング６３０を備えてもよい。
【００４８】
[0072]低歯車状態（図１４）（約１７．９の比）では、動力は、モータ１において発生させられ、モータシャフト６０４を通じて入力シャフト６０６へとスプラインインターフェス（図示せず）を介して伝達される。次に、動力は、スプライン（図示せず）によって、入力シャフト６０６から同期装置６１２へと運ばれる。低歯車（約１７．９の比）では、同期装置６１２は、モータ６０２から歯車歯８６０（図１１に示したものなど）を通じて低領域ホイール歯車６１８へと動力を伝達する低領域ピニオン歯車６１０に連結される。低領域ホイール歯車６１８は、太陽歯車６２２を回転させることで動力を遊星キャリア６２８へと伝達するために、複数の遊星ピニオン歯車６２４と、固定または据え付けられた遊星リング歯車６２６とを利用する遊星歯車組立体の太陽歯車６２２にスプライン結合される。太陽歯車６２２の回転は、遊星キャリア６２８によって保持され、変速機動力が出力されるのに通る遊星ピニオン歯車６２４のピン（図示せず）を通じて捕らえられる。
【００４９】
[0073]図１５に示した高歯車状態（８．８の比）では、同期装置６１２は、歯車歯８６０（図１１に示したものなど）を通じて高領域ホイール歯車６１６へと動力を伝達する高領域ピニオン歯車６０８に連結される。高領域ホイール歯車６１６は、動力を遊星キャリア６２８へと伝達するために、複数の遊星ピニオン歯車６２４と、固定または据え付けられた遊星リング歯車６２６とを利用する太陽歯車６２２にスプライン結合される。ホイール歯車６１６は、ホイール歯車６１８と駐車歯車ホイール６２０とがスプライン結合される副軸（図示せず）と一体品の歯車である。駐車歯車ホイール６２０は動力を変速機に伝達しないが、駐車ロックシステム７００が係合されるときに車両の動作を防止するために使用される。この実施形態では、ホイール歯車６１６および６１８は、比較的、遊星ピニオン歯車６２４より大きい。これは、リング歯車６２６をホイール歯車６１６および６１８内に配置させることができることで、変速機６００と、変速機６００を組み込む歯車箱組立体５００とに必要とされる軸方向空間を縮小する。
【００５０】
[0074]一部の実施形態では（図示せず）、歯車箱組立体５００は、第１および第２の歯車箱組立体を組み込むことができ、本明細書に記載されている種類の２速の変速機を備えもし得る駆動系へと組み込まれ得る。駆動系は、動力を変速機へと送り得る種類の２つの別々のモータを収容する中心モータハウジングと、中心モータハウジングのいずれかの側方に配置される本明細書に記載した種類の２速の変速機と、駆動モータに動力供給するためのインバータとをさらに備え得る。動作中、動力は、モータを通じて変速機へと送られ、次に、各々の変速機についての出力部を通じて、例えば車輪１２または１４などの車輪または車輪シャフトを制御するために車軸へと送られ得る。
【００５１】
[0075]各々の変速機は、独立して動作させられるように構成されている。これは、変速機が取り付けられる車輪を制御することにより大きな柔軟性を可能にする。そのため、動作中、各々の車輪のトルクおよび速度を独立して（トルクベクトルを）制御することで、車両のより大きな操縦性を許容することが可能となり得る。
【００５２】
[0076]本発明は例示的な手法で記載されており、使用されている専門用語が限定ではなく記載の言葉の本質においてあるように意図されることは、理解されている。本発明の多くの変更および変化が上記の教示を考慮して可能である。そのため、添付の請求項の範囲内で、本発明が明確に記載されている以外で実施できることは、理解されるものである。本明細書および列記した請求項において記載されている主題は、技術的にすべての適切な変化を網羅および包含するように意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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